Khi các cán bộ Việt Minh khôi phục cơ sở tại Đà Lạt, ông được họ liên lạc và hướng dẫn hoạt động bí mật cho phong trào. Tháng 5 năm 1945, ông cùng một số đồng chí Việt Minh của ông tại Đà Lạt bố trí tham gia tổ chức Đoàn thanh niên Phan Anh, qua đó gây ảnh hưởng cho phong trào độc lập và nhanh chóng kiểm soát tổ chức này để nắm lấy lực lượng.[2] Lợi dụng sự bảo trợ trên danh nghĩa của người Nhật, ông cùng các đồng chí đã tăng cường tổ chức và huấn luyện quân sự các tổ chức thanh niên công khai.[3][4]

Vì vậy, giữa tháng 8 năm 1945, khi chỉ thị chuẩn bị Tổng khởi nghĩa của lãnh đạo Việt Minh chuyển đến Đà Lạt, tối ngày 21 tháng 8, ông cùng các đồng chí đã thành lập Ủy ban khởi nghĩa do ông Phan Đức Huy làm Chủ tịch, các ông Đinh Quế, Trương Văn Hoàn, Phạm Khắc Quán, Nghiêm Nghị làm Ủy viên và quyết định thời điểm khởi nghĩa nổ ra tại Đà Lạt là vào ngày 23 tháng 8 năm 1945.[5] Ông được phân công nhiệm vụ đến đồn bảo an thuyết phục đồn trưởng Quản Trang và binh lính giao đồn.[4][6] Ngoài ra, ông còn cùng một số thanh niên bí mật thiết lập một trạm truyền thanh trong phòng nhỏ ở trước chợ trung tâm Đà Lạt (nay là rạp hát 3 - 4 khu Hòa Bình) và 2 cụm loa (gồm 3 chiếc gắn trên nóc chợ và 2 chiếc đặt trên ngọn cây thông phía sau nhà thờ Tin Lành) để truyền thanh về cuộc khởi nghĩa.

Vào lúc 4 giờ sáng ngày 23 tháng 8 năm 1945, ông thay mặt Ủy ban khởi nghĩa Đà Lạt - Lâm Viên, đọc lệnh khởi nghĩa và kêu gọi các tầng lớp nhân dân Đà Lạt tham gia vào cuộc biểu tình thị uy.[5] Ông cũng là người đứng ra tiếp nhận bàn giao đồn bảo an và vũ khí của binh lính trong đồn, gồm trên 200 khẩu súng, trong đó có 4 khẩu trung liên và một số tiểu liên.[4][7] Sau đó, ông còn chỉ huy đoàn biểu tình chiếm đồn cảnh sát, phá nhà tù, thả tù nhân chính trị. Tuy nhiên, các địa điểm quan trọng khác như bưu điện, trạm vô tuyến điện, kho bạc... vẫn bị quân Nhật chiếm giữ.